浅埋暗挖法修建隧道关键施工技术

浅埋暗挖法修建隧道关键施工技术浅埋暗挖法修建隧道关键施工技术崔玖江（北京市政府专家顾问）1.浅埋暗挖法定义浅埋暗挖法是依据新奥法（New Austrian Tunnelling Method）的基本原理，在施工中采用多种辅助施工措施加固围岩，充分调动围岩的自承能力，隧道开挖后及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，有效地抑制围岩过大变形的一种综合配套施工技术，适用于第四系无水土质或软弱无胶结的砂、卵石等地层修建覆跨比大于0.5的隧道；对于较高地下水位的类似地层，采取灌浆堵水或降水等措施后仍能适用。

采用浅埋暗挖法修建的隧道多采用复合式衬砌。

隧道复合式衬砌是分内外两层先后施作的隧道衬砌。

隧道开挖后，采用锚喷或喷射混凝土+钢架+钢筋网作为衬砌（一次）支护，待围岩及初期支护经监控量测确认基本稳定后在施作内层衬砌（二次衬砌），内层衬砌一般为摸筑混凝土，在两层衬砌间设防水层。

对于无水地层，采用浅埋暗挖法修建的隧道也有采用在初期支护基面上施工作聚合物水泥砂浆作防水层后即作为永久结构。

2.浅埋暗挖法修建隧道的一般规定2.1采用浅埋暗挖法修建隧道时，应认真贯彻“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”18字原则。

2.2以喷射混凝土+网构钢架+钢筋网为初期支护（即一次衬砌）、二次衬砌为模筑钢筋混凝土，应在两层衬砌之间施作高材料的防水层。

2.3当隧道围岩为V类，由于其自稳能力差，必须采取预注浆加固地层后方可开挖。

2.4 隧道开挖应在无水条件下进行。

如遇地下水，根据工程具体情况选择人工降水或灌浆堵水措施，创造无水作业条件。

2.5 隧道开挖应减少对围岩的扰动，保持隧道开挖轮廓圆。

2.6 隧道的防水层及二次衬砌应在初期支护变形基本稳定的条件下再施作。

2.7 施工前应根据施工规模、工期、围岩情况、现场条件编制施工组织设计，其内容包括：施工方法及技术措施、施工部署及质量、安全、环境措施等。

2.8 开工前必须进行质量、安全及施工工艺的培训工作，建立各工序工艺卡片。

2.9 施工期间必须加强施工管理，确保个工序衔接，不间断地施工。

2.10监控量测工作应纳入隧道施工作业循环之中，作为工序循环的一个组成部分。

3.浅埋暗挖法修建隧道施工程序浅埋暗挖法修建隧道应按图3.1所示程序组织施工图3.14.施工辅助措施4.1 在软弱地层中，对隧道开挖工作进行加固处理，可采取下列辅助措施：4.1.1 喷射混凝土封闭开挖工作面；4.1.2 超前注浆小导管支护；4.1.3 管棚钢架超前支护；4.1.4 设置临时仰拱或临时支护；4.1.5 地表注浆加固；4.1.6 小导管周边注浆及围岩深孔注浆；4.1.7 其他措施。

根据工程具体情况，选择一种或几种措施同时采用。

4.2 采用喷射混凝土封闭工作面时，应采用早强喷射混凝土，其厚度宜为5～10cm。

4.3 超前注浆小导管4.3.1 小导管要和网架配合使用，从钢架格栅腹部穿过。

4.3.2 用φ32~φ40钢管制作，在砂卵石地层采用φ32（外径）无缝钢管，其他地层可采用φ40（外径）无缝钢管。

管长：隧道网构网架间距为75～00 cm，每开挖2个循环注浆一次，管长为3m；隧道网构钢架间为50m，每开挖2个循环注浆一次，长为2.25m。

小导管制作要求：先把钢管解成需要长度，在钢管一端做成30 cm长圆锥状，在另一端10 cm处焊接φ6钢筋箍。

距钢筋箍一端75cm处开孔，剩余部分每隔20 cm梅花布设φ6～φ8的溢水孔。

4.3.3 小导管沿隧道拱部布设，环向间距应不小于30cm，外扦角(仰角)在5º～10°4.3.4 灌浆材料根据隧道所处地层条件因地制宜、合理选择灌浆材料。

①对于无水粗砂及砂砾(卵)石地层宜选择单液材料；②对于无水中砂或粉细砂地层宜选择改性水玻璃浆；③对于有水的粗砂及砂砾(卵)石地层宜选择水泥-水玻璃双液浆；④对于前期强度要求较高的地层，可选择硫铝酸盐水泥浆。

4.3.5 灌浆参数①灌浆终压：0.3MPa；②浆液扩散半径：＞0.25m③灌速度≤30L/min④灌浆量 Q=πR2Lnαβ式中： R-----浆液扩散半径，m；L------注浆管长（只计花管部分长度），m；n-------地层孔；α------地层填充系数，一般取0.8；β------浆液消耗系数，一般取1.1～1.24.4 管棚4.4.1 管棚用钢管直径为φ6～φ180mm，钢管中心间距宜为管径的2～3倍。

4.4.2 管棚长度应根据工程具体条件及地层条件选用，一般不宜小于10 m4.4.3 纵向两组管棚的搭接长度应大于3 m.4.5 临时仰拱的设置区段应根据围岩情况及测量数据确定，其做法可采用工字钢或喷射混凝土构筑。

4.6 在软弱地层中施工时，根据围岩情况及测量数据，为确保隧道结构稳定，可选用小导管周边灌浆或深孔围岩灌浆。

5.竖井城市地铁或市政工程隧道隧道浅埋道路下方，为此必须在地面向下开挖竖井方能开辟工作面，而城市道路无开挖竖井条件，则必须根据具体工程所处的条件，在隧道一侧开挖竖井，再从竖井底向隧道方向开挖横通道，由横通道再开辟进入主隧道的工作面。

竖静一般采用复合式衬砌结构，如工程完工后废弃可采用支护结构（必要时加作防水层）。

竖井由地面而下，初期支护采用逆筑法施工，其工艺流程图如图5.1所示图5.15.1 竖井锁口段开挖根据测量所放控制线，定出锁口圈的开挖轮廓线，井口段可以采用PC-220反铲挖掘机配合人工进行开挖。

为保证井口开挖后井壁的稳定和喷锚支护施工的要求，井口分三次开挖成型。

开挖土方由挖掘机直接装入自卸汽车外弃，同时工人对井壁进行修整，以保证竖井断面尺寸符合设计要求。

在开挖过程中，严禁超挖，发生超挖时，用同等级的砼喷平。

在开挖时，及时对该层井壁施作初期支护。

地下工程竖井常用锁口结构见图5.2单位:m578.610.6110.51.4510.60.350.3571-1剖面8.6 1.50.50.30.352-2剖面竖井锁口平面2211图5.25.2 竖井锁口段衬砌竖井开挖4 m 后，先平整开挖面，用水泥砂浆抹平初支基面后施做防水；然后绑扎井圈钢筋，钢筋的绑扎接头错开，绑扎搭接错开，绑扎搭接长度35d ，采用300mm ×1500mm 的钢模板及满堂红脚手架，同时根据测量防线预埋提升井架基础、护栏，具体尺寸见提升井架，锁口圈的结构图。

锁口圈绑扎钢筋时向预埋联结筋；井圈采用C30商品砼，一次性连续灌注。

5.3砼挡水墙模筑井圈砼时，沿竖井井圈四周浇筑一道宽300mm 高500mm 的挡水墙。

5.4竖井井深开挖及支护开挖采用人工开挖，由上而下逆作施工，渣土由人工装入吊桶，通过电动葫芦提升至地面渣场，竖井每完成一段开挖，经检查开挖尺寸符合设计要求后，立即进行该段的初期支护，为防止竖井壁坍塌，同时控制钢支撑便移采取小导管超前注浆；与边墙成45°角，穿过刚支撑打3.5 m 长φ42管棚，环向间距1.0m ，竖向每两榀支撑（间距1.0m ）排设一次；井壁钢格珊在井外预制，井内安装，用螺栓将其连接成整体。

喷射砼采用湿喷工艺，采取分侧分块开挖，一侧喷砼支护后再进行另一侧开挖。

施工期间在井壁设临时爬梯，供施工人员上下。

5.5竖井封底竖井开挖至设计标高后，按设计支护封底，并在井底设集水井。

5.6竖井回填工程完毕后，竖井采用回填土分层回填夯实。

5.7竖井施工技术措施5.7.1 井身开挖过程中严格控制纲支撑进尺，及时间网喷混凝土支护，达到尽快封闭的目的。

5.7.2 为密实初支与壁后主体的空隙采用壁后回填注浆；5.7.3 当井壁上有涌水时，预埋胶管，把水引入积水吭，抽排出井外，并对涌水点周围排管注浆堵水。

5.7.4 竖井支护同时预埋梯步预埋件。

6.横通道施工6.1 竖井马头门施工竖井马头门即竖井与横道道上台阶后，先行将横通道上半断面进洞，通过对两种开挖方式洞察口处受力的简单分析。

采用第一种方法施工时，洞口下断面应力集中，为了避免马头门处的应力集中，保证施工安全，采用第二种马头门方式，即竖井挖至横通道上半断面时，半断面先行开挖 8m～10m。

如图6.1图6.1施工前应在马头门位置处进行换撑措施处置，在割除前先在竖井内架设临时支撑，确保马头门处土体稳定，临时支撑在进洞后拆除。

①排设超前小导管及注浆洞口处换撑措施措施完毕后，应尽快在井壁上放出横通道开挖轮廓线的位置，并标出超前小导管的位置，为了加大洞口处加固地层的范围，马头门处第一排小导管长度为5 m，且尽量与隧道中线保持平行，超前注浆加固地层。

②分部破除马头门处井壁混凝土，割除钢格栅支撑。

注浆完毕后，即破除马头门处上部竖井井壁砼，割除该部位钢格栅支撑，架设上部第一榀格栅架，并将其主筋与周围的竖井壁格栅焊接牢固，并及时喷射砼，按隧道的主体开挖及初期支护的方法将上部向前推进8m～10m，待竖井施作到底部并施作井身衬砌后，破除下部竖井井壁砼，割除该部为位的钢格栅支撑，架设下部第一榀格栅拱甲，同样将起主筋与周围的竖井钢格栅焊接牢固，并及时喷射砼。

③竖井马头们处的格栅一定要架到位，防止侵入竖井净空。

6.2横通道施工根据竖井用途和横通道断面大小的不同，如仅用于施工，横通道断面能满足施工需要即可；如横通道用作通风道，则断面较大，应按设计要求进一步施工，仅用于施工的横通道断面如图6.2所示图6.2当从横通道进入地铁主隧道交叉口前，横通道应抬高约2.9 m，以利于开“马头门”进入主隧道施工。

交叉口断面如图6.3所示图6.3为了保证施工时的安全，分上、下二部开挖，设临时仰拱。

由于交叉口段结构受力转换复杂，临空面多，横通道施作完并将端头墙封闭后，再施工主隧道。

端头墙采用水平钢格栅+系统锚杆+纵向连接筋+系统锚杆+喷射砼，自上而下进行封闭。

施工交叉口断面时，在正洞拱顶开挖线上方加设格栅横梁将通道格栅联结成整体，使得主隧道“马头门”结构受力转换稳定，以保证主隧道开挖时的安全。

工程施工完毕后，施工横通道中间采用土石进行回填密实，并进行压浆填实，横通道两端采用混凝土封堵。

7．地铁区间隧道标准断面正台阶法施工7.1正台阶法开挖断面分块及台阶长度的控制一般情况下,根据地质情况台阶长度控制在5-8m,在遇水开挖困难地段台阶长度适当延长至15m 左右,以满足洞内轻型井点降水要求,如图7.1⑸⑺⑹施工顺序：⑺⑻⑴施作超前小导管⑷上台阶预留核心土开挖⑸下台阶开挖⑶上部格栅钢架、网喷支护⑵上台阶环形开挖⑼⑽拱墙二衬砼⑼填充砼⑺仰拱初期支护⑻仰拱砼⑹下部格栅钢架、网喷支护⑴5m⑵⑷⑶⑽⑴⑵⑶⑷⑸⑹4.03.55图7.17.2 正台阶法施工流程见图7.2图7.27.4施工要点及技术措施：7.4.1 采用”正台阶法”施工,开挖循环进尺宜为每榀格栅间距。